Физическая величина. Единицы физических величин
Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Размер физической величины существует объективно, независимо от наших знаний о нём.
Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Под измерением понимается процесс экспериментального сравнения данной физической величины с однородной физической величиной, значение которой принято за единицу.
Единица физической величины – физическая величина, которой по определению присвоено значение, равное 1.
Единицы физической величины представляют собой вспомогательный аппарат, применимый при изучении объектов природы. Принципиально можно представить бесконечное множество единиц физических величин. Но практика выдвигает требование единства измерений, которое можно обеспечить при любой системе единиц. Однако для сопоставления результатов измерений без пересчетов (при переходе от одной системы единиц к другой) необходимо, чтобы результаты измерений выражались в узаконенных единицах.
Единицы ФВ подразделяются на основныеипроизводныеи объединяются в соответствии с принятыми принципами в системеединицфизическихвеличин. В России действует ГОСТ 8.417-81 «ГСИ. Единицы физических величин» устанавливающий международную систему единиц СИ (SI – от франц. Systeme International). Система измерений СИ утверждена XI Генеральной конференцией по мерами весам в 1960 г. В основу данной системы положены семь основных и две дополнительные единицы.
Основные:длина (метр), масса (кг), время (секунда), сила электрического тока (Ампер), термодинамическая температура (Кельвин), количество вещества (моль), сила света (кандела);
Дополнительные:плоский угол (радиан), телесный угол (стерадиан).
В метрологии принято физические величины характеризовать истинным,действительным и измеренным значениями. Нахождение истинного значения измеряемой физической величины (ФВ) является главной проблемой метрологии. Одним из постулатов метрологии является положение о том, что существует истинное значение ФВ, однако определить его путем измерений невозможно. Это представление удобно для введения понятия погрешности.
Итак, истиннымзначениемФВ называется значение ФВ, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Определить экспериментально его невозможно вследствие неизвестных погрешностей.
Погрешность – это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой ФВ. В 1986 г. международным комитетом мер и весов понятие «погрешность измерения» заменено понятием «неопределенностьизмерения».
Положим, что измеряется диаметр круглого диска. Ясно, что измерение диаметра круглого диска можно проводить со все более и более высокой точностью, стоит лишь выбрать средство измерения соответствующей точности. Но когда погрешность средства измерения достигнет размеров молекулы, обнаружится как бы размывание краев диска, обусловленное хаотическим движением молекул. Поэтому за некоторым пределом точности само понятие диаметра диска потеряет первоначальный смысл и дальнейшее повышение точности измерения бесполезно.
Следовательно, понятие «истинного» значения диаметра в данном случае приобретает вероятностный смысл: т.е. можно лишь с определенной вероятностью установить интервал значений, в котором оно находится.
В связи с тем, что истинные значения ФВ установить невозможно, в практике измерений оперируют понятием действительногозначения, степень приближения которого к «истинному» зависит от точности измерительного средства и погрешности самих измерений.
ДействительнымзначениемФВ называется значение ФВ, найденное экспериментальным путем и настольно приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.
Для действительных значений ФВ всегда можно указать границы более или менее узкой зоны, в пределах которой с заданной вероятностью находится истинное значение ФВ. Действительные значения ФВ определяют по образцовым мерам и приборам, погрешностями которых можно пренебречь по сравнению с погрешностями применяемых средств измерения.
Под измереннымзначением понимается значение величины, отсчитанной по отсчетному устройству средства измерения.